低界面张力下重油-水两相垂直管流流动型态

为深入研究添加表面活性剂后油水两相的流动规律,采用自主研发的垂直管流装置,实验研究加表面活性剂后界面张力低于1 mN/m条件下持水率、混合流速等对重油(密度大于1.0 g/cm³)-水两相流动型态的影响,并建立流动型态图版。基于漂移流模型建立加剂后重油-水两相流动型态转变界限方程。结果表明：8种流动型态在较低的持水率下,分散相液滴更易被拉长,且2种或2种以上流态共存;加剂后混合流速越大、持水率越高,乳状液形成时间越短,经历的流型也越少;计算结果与实验结果吻合度超过90%。     

垂直管中油-水两相流动的持水率预测方法研究

对油－水混合物在垂直管道中的流动进行了实验研究。将漂移流动模型进行了改进，并运用于实验数据的处理中。通过非线性曲线拟合的方法确定了关键参数，建立了持水率预测的新方法。利用公开发表的数据对新建模型进行了验证。研究结果表明：油、水的滑脱程度受到油、水配 比及混合物平均流速的影响，且在低含水率及低流速条件下尤为严重；新建模型较文献中已发表的模型具有更高的精度，可对不同来源的数据进行较为准确的预测。     

垂直管道内液-固两相流动的压降和相分布特征

为得到垂直管道内液-固两相的流动特征,采用电阻层析成像方法对流动的相分布和含率等进行测量,并采用无量纲参数对流动的压降进行分析。研究表明,垂直管道内液-固两相流动中固相颗粒均呈非均匀分布,且浓度呈近似轴对称分布;不同颗粒粒径的液-固两相流动中的相间速度滑移程度不同;液-固两相流动中,粒径较小固相颗粒的掺入可有效降低流动的摩擦压降,具有湍流减阻的作用,而由于粒径较大固相颗粒间存在频繁碰撞,会增加流动压降;对于相间速度滑移较小的液-固两相流动,可采用均相流模型对流动的压降等参数进行精确计算,为准确预测液-固两相流动的压降,合理设计海洋资源生产及输送系统提供理论依据。     

电磁流动成像测井识别气-水层流的信号处理方法

针对大斜度或水平气井中最常见的气-水分层流动,研究利用电磁流动成像测井判别分层流和波状流的方法.首先,分析水平或微倾圆形管道内较常见的气-水两相流型在管道截面上的特征,建立流体分布模型;其次,模拟流体分布模型的电磁流动成像测井响应,分析仿真数据特点;再次,提取仿真数据中与流体分布相关的特征参数,该参数不仅用于判定流体分布模型,而且用于计算分层流模型中的水层高度,从而求取持水率;最后,研究水平气-水两相流型在流动截面上流体分布模型的变化规律,实现气-水层流判别.仿真数据研究结果表明,用这种方法可以实现气-水层流判别和持水率求取,避免了图像重建的过程,计算简单速度较快.     

垂直管道浸取器直管内单相流的流动模型

采用盐水示踪、微机采样来研究垂直管道浸取器直管内单相流的流动模型。选用扩散模型，在设备的进口和出口同时检测应答，用矩阵法转换成理想脉冲的应答，用非线性最小二乘法回归，求出直管的混合扩散系数，并作关联。     

垂直管道浸取器回弯头内单相流的流动模型

用盐水示踪、微机采样来研究垂直管道浸取器回弯头内单相流的流动模型。选用扩散模型。将回弯头分解为直管段和回弯两部分。在设备的进口和出口同时检测应答，用矩阵法转换成理想脉冲的应答，求取回弯的混合扩散参数，并作关联。     

垂直管中气-水-泡沫三相管流空隙率实验研究

空隙率是计算气-水-泡沫三相管流压力、温度的重要参数,准确预测气井中气-水-泡沫三相管流空隙率对泡沫排水采气工艺技术的高效实施及方案优化至关重要。目前关于气-水两相管流空隙率模型研究较多,而气-水-泡沫空隙率研究相对薄弱。因此通过开展气-水-泡沫三相空隙率测量实验,研究了泡排剂浓度、气量、液量对空隙率大小的影响规律。基于漂移模型,考虑泡排剂浓度、气液表观流速、密度、滑脱速度等参数,建立了适用于垂直管的气-水-泡沫三相管流空隙率模型,并分别利用145组实验数据和602组文献数据验证了模型的准确度。结果表明,预测实验数据时平均相对误差为2.24%,平均绝对误差为2.47%;预测文献时平均相对误差为-4.65%,平均绝对误差为6.21%;证明新模型计算精度较高,可满足工程需求。新模型可为泡沫排水采气工艺技术的高效实施和方案优化提供理论指导。     

垂直上升圆管内等温气泡流动的总体平衡建模

对等温条件下垂直上升管内气泡的总体平衡(population balance)建模,提出了一种平均气泡数密度(ABND)方法.通过将平均气泡数密度传递方程引入到商业计算流体力学(CFD)软件ANSYS CFX10中来体现气泡的总体平衡.对湍流驱动下气泡自由碰撞以及湍流涡旋携带下撞击引起的气泡聚并和破裂效应采用Hibiki和Ishii提出的气泡聚并和破裂模型.对气泡流动中的基本变量:局部气含率和液体速度沿径向的分布进行了预测,并与Liu和Bankoff的实验数据进行了对比.预测结果和实测数据之间具有很好的一致性,证明了平均气泡数密度方法对气泡流动建模的适用性.     

气 -液两相在多孔介质内同向向上流动的CFD研究

基于计算流体力学中欧拉模型,研究了气-液两相在球形多孔介质填充床内同向向上流动情况.分别采用Tung&Siefken模型、Schulenberg模型以及Attou模型通过用户自定义功能的形式添加气固、液固、气液间曳力程序对填充床流动情况进行CFD三维数值模拟.对其模拟结果与实测数据进行对比发现:Tung&Siefken的模型更适合模拟在常温常压下直径在2～8mm的球形多孔介质内气-液两相流流动,此模型CFD数值模拟的压降差、持液量结果均与实测数据吻合很好.     

基于欧拉-欧拉方法的细长管道内磨粒流加工数值模拟研究

以CFD理论和仿真软件为基础,建立了基于欧拉-欧拉方法的流体仿真计算模型,开展了不同管型的细长圆管磨粒流抛光加工过程的模拟研究.以Preston方程为评价依据,分析了磨粒粒径、流体介质对抛光效果的影响规律,得到了不同磨粒流参数下的圆管内壁抛光程度沿圆管轴向的变化趋势.其次,根据所建立的仿真计算模型得到了流体相和固体相对圆管内壁磨削效果的差异化特性,分析了在流道局部突变位置流、固相产生较大差异的原因.最后,通过改变磨粒流入口温度,得到了温度分布云图和不同温度下的抛光特性曲线,为细长型流道工件的磨粒流加工提供了改进和优化方向.     

上倾管内油水两相流流型实验研究

国内多条成品油输送管道在投产和运行过程中,采用“水联运”投产方式所造成的上倾管道低洼处积水现象引起了严重的管道内腐蚀问题。利用上游来油将低洼处积水携出管道能有效缓解内腐蚀。采用0#柴油、去离子水在内径100 mm的上倾管道内观察油水两相流流型并测量油携水临界流速。结果表明,随油流黏性力增大和管道倾角增大,油水两相流依次呈现波状分层流、有水滴的波状分层流和油相占主导的分散流3种流型;同一流型下,油相能将水相携入上倾段的最低临界流速随倾角增大而增大;倾角从20°增大到25°使流型从波状分层流转化为有液滴的波状分层流时,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.203 m/s减小为0.187 m/s;倾角从30°增大至35°时,使初始流型从有液滴的波状分层流转换为水相在油相中的分散流,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.205 m/s减小为0.194 m/s;油相能将水相完全携出上倾段的临界流速随倾角增大而略有增大;发生流型转化的流速随倾角增大而减小。     

大管径水平管气液两相分层流和环状流持液率模型

为得到准确的大管径水平管气液两相流的持液率预测模型,采用室内实验模拟和理论分析相结合的方法,研究了大管径水平管气液两相分层流和环状流持液率计算模型。结果表明:Barnea流型图不适用于大管径条件下的持液率大于0.1的流型判断,持液率随着气体表观流速增加而减小,随液体表观流速增加而增加。以双流体模型和Xiao模型为基础分别给出了分层流和环状流持液率计算新模型,持液率新模型对实验持液率的预测准确,平均绝对误差为5.9%,较现有5种持液率模型有了较大提高。     

液体填塞流的持液率与压力降研究

以不同粘度的流体为液相，在垂直管中研究了液体填塞流（包括弹状流，块状流和泛出流）的持液率和压力降，研究结果表明，对于不同粘度的液体，填塞流的持液率都随无量纲气流体积通量的增大呈对数规律减小，总压力降随气流体积通量也近似呈对数规律变化，研究同时发现，液体填塞流的摩擦阻力压力降为负值且存在极值点，摩擦阻力压力降在总压力降中所占的百分比与气流体积通量的关系存在拐点，拐点处在应于弹状流向块状流的流型转变。     

黏度对垂直管气液两相流压降的影响

压降是气液两相流研究中的重要参数,而黏度对气液两相流压降有显著影响,因此有必要对不同黏度下压降规律进行研究。采用多相流试验平台测试系统,在内径60 mm,实验段长8 m的垂直管中开展油气两相流实验研究。表观液速0. 08～0. 20 m/s,表观气速1～19 m/s,气相为空气,液相为白油,黏度分别为25、50、70、150、200 m Pa·s,研究黏度对压降以及Beggs-Brill、Mukherjee-Brill和Hasan-Kabir三种压降模型计算准确性的影响。结果显示:压降模型的计算精度绝大部分会随黏度的增加而降低,其中Beggs-Brill模型在不同黏度下准确度较其他两种更为稳定,但黏度在200 m Pa·s时绝对误差高达42. 67%;黏度对于总压降影响明显,而对位差压降的影响较小;实验中观察到负摩阻压降现象,发现表观气液速度越小,黏度对负摩阻压降影响越大。     

小长径比垂直上流管压力波动特性分析

在垂直管长2.2m、内径0.05m的小型气液两相流实验装置上对小长径比（L/D=44）垂直上流管压力波动特性进行了实验研究.结果表明：分别增加管线中的气量、液量,或者同时增加气液流量,均会造成垂直管入口处均值压力和最大压力的增加.选取适当的回归模型,得到了入口处平均压力和最大压力随折算液速和折算气速变化的关系式;压力信号的概率密度（PDF）符合正态分布,并且大部分呈双峰分布,也存在单峰和多峰分布;压力信号的功率谱密度（PSD）具有频率波动范围小、幅值大的特点.     

垂直管内谷物流动特性的测试分析

在垂直管谷物流动实验台及测试系统中。对谷物流场进行测试分析。获得不同粒径谷物颗粒的动力学参数,结合数值分析方法,计算出不同粒径谷物颗粒的流动化开始风速和悬浮速度．运用数字信号处理手段,在不同加载量和风速下。对压力脉动信号的频谱进行分析,讨论了压力脉动信号与谷物加载量的关系．     

垂直管中浆体浓度分布与压力梯度间的关系

本文从试验结果出发,给出浆体在垂直管中输送时体积浓度分布关系式。用数值方法研究了这种分布与压力梯度间的关系。计算结果表明,这种新方法不但能估计压力梯度,而且还能给出浆体速度分布。     

螺旋流输移匀粒的能耗

为寻求高浓度低能坡的输移固粒方式,对强制螺旋管流的清水与挟沙两种情况进行了理论分析计算与实验研究,得到了具有普遍意义与实用价值的结果,给螺旋管流输移固粒的研究奠定了可靠的基础。     

环形槽道有压科特(Couette)流层流

本文给出了环形槽道有压科特流层流的解析解,还提出了形状参数P,强调形状参数P可用作研究环形槽道有压科特流层流流动状态的判据,并讨论了当P值不同时,所研究流场中的速度极环面和速度拐环面存在的条件和它们的坐标。这对环形槽道有压科特流紊流的研究极有帮助。